蒸汽加氧吹掃工藝在俄產TΓCM－344A超臨界直流鍋爐上的應用

肖井彪，李金祚，郭江濱，陳淑梅，王英杰

(黑龍江省火電第三工程公司，哈爾濱150016)

1 蒸汽加氧吹掃的機理

蒸汽加氧吹掃工藝是指在對鍋爐及管道用高溫蒸汽進行清洗時，在蒸汽中加入氧氣，其在高溫氣流與氧氣的共同作用下，使管道及設備在機組安裝過程中產生的污染物和大氣腐蝕產物從管道中快速排出，提高清洗效率，同時在金屬表面形成穩定的保護膜的工藝方法［3］。

蒸汽加氧清洗的時間取決于清洗回路的污染程度，一般氧氣的添加量為0.3～1.0 g/kg。這種清洗管路除了熱蒸汽流動機械吹掃外，還可使金屬表面一般的腐蝕產物在適當的溫度條件和氧發生作用，由熱力學不穩定的低價鐵的氧化物轉變為高價鐵的氧化物的相變過程，從而使其結構的堅固性被破壞，其化學反應如下:

當過熱蒸汽以較高流速吹掃時，便能將沉積物和金屬管道內的氧化皮加速剝離，并在裸露的金屬表面生成穩定致密的耐腐蝕保護膜(厚度2～15 μm).其化學反應如下:

經蒸汽加氧吹掃后鍋爐和管道金屬表面生成的保護膜，穩定性好于化學酸洗鈍化的保護效果，機組啟動前不需采取保護措施.據俄羅斯相關資料介紹該保護膜可在大氣中穩定保存6個月。

2 拉茲丹電廠5號鍋爐概況及主要技術參數

亞美尼亞拉茲丹電廠5號鍋爐是由俄羅斯塔干羅格鍋爐廠生產的TΓCM-344AC超臨界直流鍋爐，其主要技術參數如表1所示。

3 加氧吹掃范圍及蒸汽源

本次蒸汽加氧吹掃范圍為鍋爐本體全部受熱面及管道系統，吹掃蒸汽由拉茲丹電廠3號、4號機組主蒸汽(14Ma、550℃)管道，通過2臺14/8 MPa減溫減壓器(布置在3號、4號機組廠房內)提供。

4 吹掃系統分段劃分和吹掃順序

由于直流鍋爐流程復雜.為保證吹掃效果，根據拉茲丹電廠5號鍋爐的結構特點，蒸汽加氧吹掃系統將分7段13個回路依次吹掃，吹掃順序和回路如下:

1)省煤器吊掛管→省煤器→高壓給水管道。

2)下輻射區水冷壁Ⅰ→下輻射區水冷壁Ⅱ→下輻射區水冷壁Ⅲ。

3)中輻射區水冷壁Ⅰ→中輻射區水冷壁Ⅱ。

4)頂棚水冷壁→對流豎井水冷壁→費斯頓Ⅰ→上輻射區水冷壁Ⅱ→上輻射區水冷壁Ⅰ。

5)點火分離系統。

6)屏式過熱器→低溫對流過熱器→高溫對流過熱器→主蒸汽管道。

7)低溫再熱器→高溫再熱器→再熱蒸汽冷、熱段管道。

吹掃過程采用定壓加氧連續吹掃，系統切換過程中不允許停止供氧。

5 氧氣供應系統

采用集中供氧方式，在場外用一臺有加熱裝裝置容量為4000 kg的液態供氧車作為主供氧設備，200 m3高壓儲氧罐作為備用氧氣源。在主廠房內設置氧氣分配聯箱，分四路向蒸汽吹掃系統供氧。正式供氧前，加氧系統管道的閥門要進行脫脂處理，而且在鍋爐暖管過程中氧氣管道要經蒸汽吹掃后再與供氧設備連接［4］，氧氣供應供氧系統如圖1所示。

6 蒸汽、氧氣參數及用量估算

根據分段在每段的鍋爐受熱面管子上割樣檢測銹蝕情況，估算的蒸汽和氧氣用量如表2所示。

7 吹掃前的資源儲備

儲備除鹽水6000 t;氧氣4000 kg加200 m3備用。

8 吹掃過程和最終效果檢測方法

8.1 吹掃過程中監控方法

在下輻射區后和電動主汽門前設置快速檢驗裝置。用容積法快速確定氧氣的濃度，以便于適時調整氧氣流量，保證蒸汽中氧含量達到工藝要求。

在排放管道安裝蒸汽取樣裝置，觀察凝結水潔凈程度的吹掃效果，即凝結水中無肉眼可見懸浮物等雜質，即可結束吹掃。這種方法安全、便于操作，取消了靶板檢測的方法［5］，吹掃實施過程及相應技術參數如表3所示。

表1 TΓCM－344AC型鍋爐技術指標Tab.1 TΓCM －344 AC type boiler technology index

表2 吹掃用蒸汽、氧氣估算用量Tab.2 Steam，oxygen estimation amount used purging

表3 吹掃過程中用蒸汽、氧氣參數Tab.3 Steam，oxygen parameters in purging process

表4 加氧吹掃后割樣檢查結果［6］Tab.4 Cutting sample examination results after plus oxygen purging

8.2 吹掃后的檢驗

加氧吹掃結束后需要將煤器、下輻射區水冷壁、頂棚管、屏式過熱器、Ⅰ級對流過熱器的割樣送往亞美尼亞共和國能源部熱工研究所做定量檢驗。氧化膜定量檢驗結果如表4所示。

檢驗結果符合 PД34.37.409-96/(Му35-70-128-85)對于直流鍋爐≤50 g/m2，對于任何鍋爐再熱器≤100 g/m2的要求［7］。

9 技術、經濟性分析

本次全爐蒸汽加氧吹掃歷時22.25 h，消耗蒸汽4205 t、氧氣 3880 kg，材料費用為 50 460$，氧氣2000$(含供氧泵車費用)折合人民幣433 844.2￥(按8.27)，吹掃效果經檢驗達到了預期目標。

9.1 技術性分析

1)采用定壓蒸汽加氧吹掃工藝可提高吹掃效率，生成的保護膜穩定性(可在大氣條件下穩定保存約6個月)好于鍋爐化學酸洗后的鈍化效果，經蒸汽加氧吹掃后的鍋爐系統，在機組整套啟動前無需采取保護措施.可取消鍋爐酸洗，簡化鍋爐機組清洗工藝，提高了鍋爐清洗效率，減少了直流鍋爐啟動時冷熱態沖洗的用水量和縮短沖洗時間。

2)采用的集中供氧方式，可保證在吹掃過程中向系統供氧的穩定性，比采用單個氧氣瓶加匯流排供氧方式節省了大量的人力消耗。

3)吹掃過程中采用觀察凝結水潔凈程度確定吹掃效果的方式比采用靶板方式更容易操作和安全，并可保證吹掃連續進行。

9.2 經濟性分析

1)采用鍋爐整體蒸汽加氧定壓吹掃工藝，與鍋爐酸洗加定壓蒸汽吹掃工藝相比，從整個清洗工期上可以減少大約10 d的工期。

2)按1996年電力建設工程預算定額鍋爐清洗啟動費用的規定可節省除鹽水30 000 t。

3)可縮短超臨界直流機組初次整套啟動冷熱態沖洗時間。

9.3 環保意義

1)沒有化學酸洗后的化學污染物排放。

2)沒有鍋爐點火吹管時低負荷不完全燃燒的廢物排放。

10結語

通過拉茲丹電廠5號鍋爐的實踐證明，在火力發電廠擴建工程或者具有蒸汽吹掃汽源的情況下，利用蒸汽加氧吹掃技術對鍋爐整體及管道系統進行蒸汽加氧清洗，取消鍋爐酸洗是一種環保鍋爐清洗方法，既減輕了環保壓力，又可節省大量的除鹽水，同時保證了沒有化學污染物的排放，又減少了碳排放。而且用相當一臺鍋爐酸洗的費用完成鍋爐酸洗和點火吹管兩項工作，其獲得的經濟效益和環保效果則是非常可觀的。

［1］ 火力發電廠施工及驗收技術規范鍋爐機組篇，DL5047－95［S］.北京:中國電力出版社，1996.The code of erection and acceptance of electric power construction section of steam boiler set，DL5047 －95［S］.Beijing:China Electric Power Press，1996.

［2］ 電力建設施工及驗收技術規范－管道篇，DL5031－94［S］.北京:中國電力出版社，1994.The code of erection and acceptance of electric power constructionpiping sectionk，DL5031 －94［S］.Beijing:China Electric Power Press，1994.

［3］ 火力發電廠水汽化學監督導則征求意見稿。DL561－95［S］.北京:中國電力工業部，1996.Guide for chemical supervision of water and steam in thermal power plants DL561 －95［S］.Beijing:Department of China Electric Power Industry，1996.

［4］ 氧氣及相關氣體管道安全技術規程，GB16912－1997［S］.北京:中國標準出版社，1997.Safety technical regulation for oxygen and relative gases GB16912－ 1997［S］.Beijing:China Standard Press 1997.

［5］ 火電機組啟動蒸汽吹管導則［S］.北京:中國電力出版社，1998.Thermal power unit start steam blowing guidelines［S］.Beijing:China Electric Power Press，1998，4.4 8.

［6］ 亞美尼亞共和國能源部熱工研究所第13號檢測報告［R］.2002.No.13 thermal test report of department of energy institute of the Republic of Armenia［R］.2002.

［7］ PД34.37.409－96/(Му35－70－128－85)俄羅斯熱力技術科學研究院.